El Desarrollo y Aplicación de un Modelo Numérico de Descarga Corona Tridimensional Considerando el Proceso de Inversión de Polaridad del Campo Eléctrico de Tormentas Eléctricas
Autores: Wang, Zhaoxia; Wu, Bin; Guo, Xiufeng; Zhao, Nian; Zhang, He; Zhao, Yubin; Zheng, Yuhang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Estudio
Descarga corona
Modelo
Campo eléctrico
Simulación
Polaridad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
El estudio de la descarga corona en la punta del suelo es una parte importante del mecanismo de impacto de rayos y de la investigación sobre advertencias de rayos. Debido a que las características de la distribución de carga corona son difíciles de observar directamente, la investigación por simulación es indispensable. Sin embargo, la mayoría de los modelos anteriores han sido modelos unipolares, que no pueden reflejar las características de la descarga corona en la punta bajo la inversión del campo eléctrico durante tormentas reales. Por lo tanto, el desarrollo de modelos de descarga corona tridimensionales positivos y negativos es de gran importancia. En este estudio, se desarrolló un modelo numérico de descarga corona tridimensional que considera el proceso de inversión de polaridad del campo eléctrico, con o sin un campo de viento, y se simularon las características de descarga corona en la punta bajo esta inversión. La fiabilidad del modelo se verificó comparando los resultados observados. En comparación con el modelo de descarga corona unipolar, este modelo podría evaluar eficazmente el impacto de la descarga corona de la primera mitad del ciclo en la descarga corona de polaridad opuesta de la segunda mitad del ciclo e invertir las características de distribución de separación espacial de diferentes cargas corona polares liberadas en ambos ciclos bajo la influencia del viento y las características de distribución del campo eléctrico espacial generadas por las cargas corona correspondientes. Al comparar descargas corona unipolares bajo el mismo patrón de onda y amplitud del campo eléctrico de fondo, se asumió que la descarga corona unipolar ocurrió en la mitad del ciclo después de la inversión de polaridad de un campo eléctrico, y también hubo un proceso de descarga corona de polaridad opuesta antes de ello. Debido a la influencia de la primera mitad del ciclo, el campo eléctrico de fondo requerido para una descarga corona era menor, y la corriente corona se generaba antes, pero el tiempo final era equivalente. Al mismo tiempo, debido al efecto de neutralización de las cargas corona positivas y negativas, el valor máximo de la carga corona total en la segunda mitad del ciclo era significativamente menor que el del modelo unipolar. A diferentes alturas de los edificios, la diferencia máxima en la corriente corona y la diferencia máxima en la carga corona entre los dos modelos aumentaron linealmente con el aumento de la altura. Se pudo observar que este modelo tenía mejores resultados de simulación y un mayor valor de aplicación.
Descripción
El estudio de la descarga corona en la punta del suelo es una parte importante del mecanismo de impacto de rayos y de la investigación sobre advertencias de rayos. Debido a que las características de la distribución de carga corona son difíciles de observar directamente, la investigación por simulación es indispensable. Sin embargo, la mayoría de los modelos anteriores han sido modelos unipolares, que no pueden reflejar las características de la descarga corona en la punta bajo la inversión del campo eléctrico durante tormentas reales. Por lo tanto, el desarrollo de modelos de descarga corona tridimensionales positivos y negativos es de gran importancia. En este estudio, se desarrolló un modelo numérico de descarga corona tridimensional que considera el proceso de inversión de polaridad del campo eléctrico, con o sin un campo de viento, y se simularon las características de descarga corona en la punta bajo esta inversión. La fiabilidad del modelo se verificó comparando los resultados observados. En comparación con el modelo de descarga corona unipolar, este modelo podría evaluar eficazmente el impacto de la descarga corona de la primera mitad del ciclo en la descarga corona de polaridad opuesta de la segunda mitad del ciclo e invertir las características de distribución de separación espacial de diferentes cargas corona polares liberadas en ambos ciclos bajo la influencia del viento y las características de distribución del campo eléctrico espacial generadas por las cargas corona correspondientes. Al comparar descargas corona unipolares bajo el mismo patrón de onda y amplitud del campo eléctrico de fondo, se asumió que la descarga corona unipolar ocurrió en la mitad del ciclo después de la inversión de polaridad de un campo eléctrico, y también hubo un proceso de descarga corona de polaridad opuesta antes de ello. Debido a la influencia de la primera mitad del ciclo, el campo eléctrico de fondo requerido para una descarga corona era menor, y la corriente corona se generaba antes, pero el tiempo final era equivalente. Al mismo tiempo, debido al efecto de neutralización de las cargas corona positivas y negativas, el valor máximo de la carga corona total en la segunda mitad del ciclo era significativamente menor que el del modelo unipolar. A diferentes alturas de los edificios, la diferencia máxima en la corriente corona y la diferencia máxima en la carga corona entre los dos modelos aumentaron linealmente con el aumento de la altura. Se pudo observar que este modelo tenía mejores resultados de simulación y un mayor valor de aplicación.